变频器的死区补偿方法技术

本发明专利技术旨在提出一种变频器的死区补偿方法，包括如下的步骤：开关切换时间设置步骤，依据三相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死区延时。电压图获取步骤，根据开关切换时间、直流母线电压、以及三相逆变电路中开关管和二极管的压降得到电压图，电压图中，在每一个开关切换时间中电压为定值。电压计算步骤，根据开关切换时间和开关切换时间中电压的定值计算得到电压的最大值、中间值和最小值。开关切换时间计算步骤，根据电压图、最大值、中间值和最小值，在根据实际采样周期中确定每一个开关切换时间的实际时间。本发明专利技术能使得补偿更加及时精确。

【技术实现步骤摘要】
变频器的死区补偿方法
本专利技术涉及电气传动技术，更具体地说，涉及变频器的控制技术。
技术介绍
变频器是电气传动技术中的一个关键部件，变频器在实际的使用过程中存在死区时间。死区时间的存在不仅使输出电压降低、电流波形失真、电机转矩脉动，更严重的是它将引起电机振荡。如何对死区效应进行有效补偿，已成为高性能驱动系统中必须解决的关键课题。现有死区补偿的基本方法主要是电压反馈或电流反馈，多存在时间上的滞后，在补偿死区时间引起的电压偏差不具有瞬时性，补偿的值是经过平均值计算之后的，存在一定的误差，实时性较差。例如，申请号为CN200910214150.1，题为“一种用于变频器上的死区补偿方法”的专利申请揭示了一种用于变频器上的死区补偿方法。一种用于变频器上的死区补偿方法，变频器采用的电压信号为二相静止坐标系电压信号，所述方法包括：(1)把二相静止坐标系电流Iα、Iβ转变为三相静止坐标系电流IA、IB、IC；(2)分别对三相电压中的各相电压根据电流方向进行死区补偿；(3)对补偿后的电压，从三相静止坐标系电流IA、IB、IC转变为二相静止坐标系电流Iα、Iβ。申请号为CN201010566483.3，题为“一种基于DSP控制器的死区补偿方法”的专利申请揭示了一种基于DSP控制器的死区补偿方法，其包括：首先对DSP芯片进行配置，使得周期中断中计算的比较值在定时器回零后起作用，而在下溢中断计算的比较值在定时器达到周期值后起作用；然后判断相电流的方向，并计算理想驱动波形的开通点t1和关断点t2；最后根据相电流的方向对比较寄存器进行移位处理。申请号为CN201010520458.1，题为“一种通用变频器死区补偿方法”的专利申请揭示了一种通用变频器死区补偿方法，该方法包括如下步骤：(1)采集电机的三相电流信号IU、IV、IW并采用硬件滤波和送入数字信号处理器中进行数字滤波；(2)根据所检测电流的大小及正负对补偿的大小进行线性处理，即当一相电流为正向时，对应该相电流逆变桥的上桥臂Qx的开通时间相应地增加一个死区时间，而对应该相电流逆变桥的下桥臂Qy的开通时间相应地减少一个死区时间；当该相电流为负向时，对应该相电流逆变桥的上桥臂Qx的开通时间相应地减少一个死区时间，而对应该相电流逆变桥的下桥臂Qy的开通时间相应地增加一个死区时间。上述的几种补偿方式中，均存补偿不具有瞬时性和补偿值是基于平均值因而存在误差的缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种基于最大值－中间值－最小值的死区补偿方法，免去复杂的计算，以提高补偿的实时性。根据本专利技术的一实施例，提出一种变频器的死区补偿方法，包括如下的步骤：开关切换时间设置步骤，依据三相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死区延时；电压图获取步骤，根据开关切换时间、直流母线电压、以及三相逆变电路中开关管和二极管的压降得到电压图，电压图中，在每一个开关切换时间中电压为定值；电压计算步骤，根据开关切换时间和开关切换时间中电压的定值计算得到电压的最大值、中间值和最小值；开关切换时间计算步骤，根据电压图、最大值、中间值和最小值，在实际采样周期中确定每一个开关切换时间的实际时间。在一个实施例中，电压图获取步骤中，电压图中在每一个开关切换时间中电压为定值，该定值为以下之一：±Vo1’、±Vo2’或者0，其中Vo1’为修正母线电压Vdc’的1/3，Vo2’为修正母线电压Vdc’的2/3，所述修正母线电压Vdc’是基于直流母线电压Vdc的修正电压，对由于开关管和二极管的压降进行修正。在一个实施例中，最大值、中间值和最小值的计算方法为：各个开关切换时间中电压的定值的加权平均值。在一个实施例中，一个采样周期包括两个对称的子周期，每一个子周期中的开关切换时间互相对称，两个子周期中中间相的电流极性相反。在一个实施例中，开关管的开关延时包括上升延时和下降延时。在一个实施例中，三相逆变电路包括六个开关管以及对应的六个二极管。在一个实施例中，数个开关切换时间包括：零电压矢量时间T0、第一非零电压矢量时间T1和第二非零电压矢量时间T2。零电压矢量时间T0期间，所有的六个开关管全部导通或者全部关断。第一非零电压矢量时间T1期间，两个开关管导通，四个开关管关断。第二非零电压矢量时间T2期间，四个开关管导通，两个开关管关断。本专利技术的变频器的死区补偿方法直接应用电压的最大值、中间值和最小值对死区时间进行补偿，避免了复杂的算法，使得补偿更加及时精确，能有效补偿由于死区时间引起的输出电压偏差，改善输出电压的波形，提高电压利用率，减少输出谐波含量，适用于三相电压源逆变电路中。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1揭示应用本专利技术的方法的变频器中的三相逆变电路的电路图。图2揭示了三相电压的波形图。图3揭示了理想状态下的电压图，其中不包括开关管的开关延时和死区延时，图3所示为一个采样周期。图4揭示了根据本专利技术的一实施例的电压图，其中包括了开关管的开关延时和死区延时，图4所示为中间相电流极性为正的子周期。图5揭示了根据本专利技术的一实施例的电压图，其中包括了开关管的开关延时和死区延时，图5所示为中间相电流极性为负的子周期。图6揭示了根据本专利技术的一实施例的逻辑示意图。具体实施方式对死区时间进行补偿的基本原理是基于电流的极性和电压的偏差。传统技术中，电压的偏差是根据电压的平均值进行计算，偏差的电压被平均到整个周期中，然后再添加到矢量上来产生控制电压进行补偿，一般需要转化为dq坐标系中的补偿电压。如此操作的计算量较大，算法复杂，从而造成响应速度较慢，无法做到实时补偿。本方法提出一种基于电压的最大值-中间值-最小值，根据电压的最大值-中间值-最小值和相电流的极性来直接补偿输出电压偏差的方法。该方法根据电流的极性分析实际开关电压的间隔误差，开关电压的间隔误差是由死区时间和门极驱动的延时导致的。为了对电压偏差进行适当的补偿，三相逆变电路的控制电压在每个采样周期内分为最大值、中间值和最小值。PWM的间隔由最大最小控制电压作为一个零电压开关间隔和两个有效电压的开关间隔时间决定的。偏差电压由中间电压一相的电流极性和由电流极性而定的某一有效的电压开关间隔。开关的切换间隔是由零电压和所补偿的有效电压的间隔两者相加得到。根据本专利技术的一实施例，该变频器的死区补偿方法包括如下的步骤：开关切换时间设置步骤，依据三相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死区延时。一个采样周期包括两个对称的子周期，每一个子周期中的开关切换时间互相对称，两个子周期中中间相的电流极性相反。开关管的开关延时包括上升延时和下降延时。三相逆变电路包括六个开关管以及对应的六个二极管。电压图获取步骤，根据开关切换时间、直流母线电压、以及三相逆变电路中开关管和二极管的压降得到电压图，电压图中，在每一个开关切换时间中电压为定值。电压图获取步骤中，电压图中在每一个开关切换时间中电压为定值，该定值为以下之一：±Vo1’、±Vo2’或者0，其中Vo1’为修正母线电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频器的死区补偿方法，其特征在于，包括：开关切换时间设置步骤，依据三相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死区延时；电压图获取步骤，根据所述开关切换时间、直流母线电压、以及三相逆变电路中开关管和二极管的压降得到电压图，所述电压图中，在每一个开关切换时间中电压为定值；电压计算步骤，根据所述开关切换时间和开关切换时间中电压的定值计算得到电压的最大值、中间值和最小值；开关切换时间计算步骤，根据所述电压图、最大值、中间值和最小值，在根据实际采样周期中确定每一个开关切换时间的实际时间。

【技术特征摘要】
1.一种变频器的死区补偿方法，其特征在于，包括：开关切换时间设置步骤，依据三相逆变电路中的开关管的导通或者关断状态，在一个采样周期中设置数个开关切换时间，该数个开关切换时间结合开关管的开关延时和死区延时；电压图获取步骤，根据所述开关切换时间、直流母线电压、以及三相逆变电路中开关管和二极管的压降得到电压图，所述电压图中，在每一个开关切换时间中电压为定值；电压计算步骤，根据所述开关切换时间和开关切换时间中电压的定值计算得到电压的最大值、中间值和最小值；开关切换时间计算步骤，根据所述电压图、最大值、中间值和最小值，在实际采样周期中确定每一个开关切换时间的实际时间。2.如权利要求1所述的变频器的死区补偿方法，其特征在于，所述电压图获取步骤中，电压图中在每一个开关切换时间中电压为定值，该定值为以下之一：±Vo1’、±Vo2’或者0，其中Vo1’为修正母线电压Vdc’的1/3，Vo2’为修正母线电压Vdc’的2/3，所述修正母线电压Vdc’是基于直流母线电压Vdc的修正电压，对由于开关管和二极管的压降进行修正。3.如权利要求2所述的变频器的死区补偿方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长乐，李兵，张俊，史振兴，张美娟，
申请(专利权)人：上海电科电器科技有限公司，上海正泰电源系统有限公司，浙江正泰电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31